[發明專利]一種核電設備取樣刀具用FeCoCrCuAl高熵合金及制備方法與應用

在審

• 申請號: 202211310658.3
• 申請日: 2022-10-25
• 公開（公告）號: CN116065078A
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 周攀科;李振豐;夏志新;張露
• 申請（專利權）人: 銻瑪(蘇州)精密工具股份有限公司
• 主分類號: C22C30/02
• 分類號: C22C30/02;C22C1/02;C22C9/00;B22F9/08;B22F1/14
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 陳昊宇;潘文斌

本發明提供的一種核電設備取樣刀具用FeCoCrCuAl高熵合金及制備方法與應用，以該FeCoCrCuAl高熵合金為原料，采用激光增材制造或熔焊的手段，合成高熵合金材料，能夠有效緩各元素之間的熱膨脹系數、熔點、彈性模量等差異，還可以降低增材制造過程中出現的殘余應力水平，避免硬脆相的析出，能夠達到刀具的制造要求，制造出高強度的高熵合金。采用制備FeCoCrCuAlsubgt;0.5/subgt;高熵合金、FeCoCrCuAsubgt;0.7/subgt;高熵合金、FeCoCrCuAl高熵合金用于刀具，能有擁有較高的硬度、耐磨性以及耐腐蝕性，可廣泛應用于如鉆削、鉸削、銑削等系列刀具，特別的，使FeCoCrCuAl高熵合金能夠滿足核電站中較苛刻的刀具制造、使用要求。

技術領域

本發明涉及一種核電設備取樣刀具用FeCoCrCuAl高熵合金，以及該FeCoCrCuAl高熵合金的制備方法與應用。

背景技術

隨著現代先進制造業對切削效率和切削質量的要求不斷提高，Fe基、Ti基合金之類的傳統合金無法滿足對高速切削制造工藝的高要求，傳統合金刀具的制備多是采用備料、制備貧碳合金粉末、制備燒結基體、滲碳處理和分步燒制來制備，或者采用粉碎、混合、模壓、燒結來制備。采用傳統合金刀具在做與核電站有關的切削實驗時，由于不可避免地有碳元素的析出，對核電不銹鋼力學性能、耐腐蝕性能影響很大，所以核電關鍵部件要嚴格控制碳含量范圍。

因此，發明人需要研究設計出一種特殊合金，該特殊合金要求具備傳統合金不曾有的優點，可同時兼顧高硬度、高耐磨性、高塑韌性等優異品質，采用不含有碳元素的特殊合金制備刀具，在做與核電站有關的切削實驗時，在鉆孔的過程中不會引起取樣磨屑中含碳量的增加，以便于精準測試關鍵部件成分，確保性能可靠。

然而，在尋求特殊合金的制造生產過程中，在采用與傳統合金不同的制備方法中，常用的技術方法有電弧熔化、粉末冶金、磁控濺射、電鍍及化學氣相沉積。但電弧熔化、粉末冶金制備的合金需要大量昂貴的金屬粉末，大大增加了成本。而磁控濺射、電鍍及化學氣相沉積制備的合金厚度有限，因此也不適用于刀具的應用。

有鑒于此，需要對能夠適用于核電站用的刀具用合金做進一步成分優化、制備優化的設計與研究。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術的缺陷，提供一種核電設備取樣刀具用FeCoCrCuAl高熵合金及制備方法與應用。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：一種核電設備取樣刀具用FeCoCrCuAl高熵合金，以重量百分數計，所述FeCoCrCuAl高熵合金的組成為：

優選地，以重量百分數計，所述FeCoCrCuAl高熵合金由鐵22％，鈷23％，鉻20％，銅25％，鋁10％配置而成。

優選地，所述FeCoCrCuAl高熵合金呈粉末狀，所述FeCoCrCuAl高熵合金粉末的粒度為100目～350目。

優選地，所述FeCoCrCuAl高熵合金為呈塊體狀或者呈薄膜狀。

進一步地，所述FeCoCrCuAl高熵合金經3D打印成型獲得。

本發明的第二目的是提供一種如上述核電設備取樣刀具用FeCoCrCuAl高熵合金的制備方法，

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：一種如上述核電設備取樣刀具用FeCoCrCuAl高熵合金的制備方法，包括如下步驟：

(1)配料：按照目標成分配備金屬鐵、金屬鈷、金屬鉻、金屬銅、金屬鋁；

(2)熔煉：將配好的金屬鐵、金屬鈷、金屬鉻、金屬銅、金屬鋁加入至中頻感應爐中，通電加熱使其熔化，爐前調整成分合格后，出爐；

(3)真空氣霧化：將經步驟(2)獲得的合金溶液霧化獲得合金粉末，其中，霧化介質為氬氣；